【導讀】在電氣化浪潮席卷汽車、工業等領域的今天，隔離設計已成為確保係統安全的必要手段。然而，傳統分立式隔離方案在EMC合規、安an全quan認ren證zheng和he設she計ji複fu雜za度du方fang麵mian的de隱yin性xing成cheng本ben，正zheng成cheng為wei工gong程cheng師shi麵mian臨lin的de巨ju大da挑tiao戰zhan。本ben文wen將jiang揭jie示shi這zhe些xie隱yin藏zang成cheng本ben
，並bing展zhan示shi集ji成cheng化hua隔ge離li解jie決jue方fang案an如ru何he幫bang助zhu企qi業ye降jiang低di技ji術shu風feng險xian
、加速產品上市。

新xin一yi代dai隔ge離li解jie決jue方fang案an麵mian臨lin的de挑tiao戰zhan無wu論lun是shi數shu量liang還hai是shi類lei型xing都dou在zai不bu斷duan增zeng加jia。這zhe些xie係xi統tong，尤you其qi是shi對dui於yu隔ge離li設she計ji而er言yan，涉she及ji複fu雜za的de架jia構gou和he流liu程cheng，會hui限xian製zhi敏min捷jie性xing和he靈ling活huo性xing
，同tong時shi也ye給gei變bian革ge帶dai來lai阻zu礙ai。競jing爭zheng與yu全quan球qiu化hua步bu伐fa加jia速su迫po使shi企qi業ye更geng加jia關guan注zhu上shang市shi時shi間jian (TTM) 和投資回報 (ROI)。zheyiweizhekaifatuanduibixuzaigengduandeshijianneiwanmeidizhixingjihua。suizheduishejihekaifaziyuanyuelaiyueyanmidishenzhahegengduodexuqiu，suoyouguanjianshejilingyushangquefadaliangdejingyan。xuyaobaochizuishaodiedaicishucainenggoudadaotouzihuibaomubiao
，danyucitongshi，laizijingzhengduishoudeyaliyouhuikuaisuwuqingdituigaoxingnengmubiao，zheyangcainengshichanpinyuzhongbutong。xinjianguanjigouhegengyangedefaguiyouxuyaoewaizengjiayicengyingyongceshiherenzheng。xuqiudouzeng，fengxianjigao。

suirangelishigelishejidezhongyaozuchengbufen
，dantabingbushijiandandeshejibufen。congquedingsuoxudegelijibiedaotigonggelidianyuanyifuzhugelishujulujing
，zaidaoshijiejuefanganshihekeyongkongjian——需要評估許多設計權衡因素。然而，每個新項目都有自己獨特的設計目標和設計要求。多種因素（包括技術難度、與先前設計的相似性、時間安排和資源配置）共(gong)同(tong)決(jue)定(ding)了(le)有(you)多(duo)少(shao)設(she)計(ji)可(ke)以(yi)重(zhong)複(fu)利(li)用(yong)和(he)需(xu)要(yao)多(duo)少(shao)全(quan)新(xin)設(she)計(ji)選(xuan)項(xiang)。通(tong)過(guo)極(ji)少(shao)的(de)更(geng)改(gai)
，重(zhong)複(fu)利(li)用(yong)先(xian)前(qian)的(de)設(she)計(ji)或(huo)架(jia)構(gou)方(fang)法(fa)通(tong)常(chang)可(ke)以(yi)降(jiang)低(di)風(feng)險(xian)並(bing)加(jia)快(kuai)執(zhi)行(xing)速(su)度(du)。但(dan)是(shi)
，新(xin)功(gong)能(neng)或(huo)性(xing)能(neng)水(shui)平(ping)的(de)提(ti)高(gao)往(wang)往(wang)決(jue)定(ding)了(le)需(xu)要(yao)研(yan)究(jiu)新(xin)方(fang)法(fa)。將(jiang)稀(xi)缺(que)的(de)開(kai)發(fa)資(zi)源(yuan)用(yong)於(yu)評(ping)估(gu)新(xin)技(ji)術(shu)和(he)改(gai)良(liang)技(ji)術(shu)，提(ti)高(gao)設(she)計(ji)的(de)技(ji)術(shu)價(jia)值(zhi)，這(zhe)一(yi)點(dian)也(ye)很(hen)重(zhong)要(yao)。

集成隔離式DC-DC轉換器的出現，提供了一個緊湊、易(yi)用(yong)的(de)解(jie)決(jue)方(fang)案(an)，並(bing)具(ju)有(you)文(wen)檔(dang)化(hua)的(de)安(an)全(quan)認(ren)證(zheng)，使(shi)得(de)上(shang)述(shu)諸(zhu)多(duo)考(kao)慮(lv)因(yin)素(su)更(geng)容(rong)易(yi)得(de)到(dao)解(jie)決(jue)。假(jia)設(she)有(you)這(zhe)樣(yang)一(yi)個(ge)場(chang)景(jing)，新(xin)項(xiang)目(mu)已(yi)獲(huo)批(pi)準(zhun)
，需(xu)要(yao)升(sheng)級(ji)先(xian)前(qian)的(de)設(she)計(ji)，以(yi)達(da)到(dao)更(geng)高(gao)的(de)性(xing)能(neng)指(zhi)標(biao)並(bing)具(ju)有(you)更(geng)多(duo)功(gong)能(neng)。團(tuan)隊(dui)成(cheng)員(yuan)立(li)即(ji)充(chong)滿(man)活(huo)力(li)，準(zhun)備(bei)投(tou)入(ru)工(gong)作(zuo)。然(ran)而(er)，項(xiang)目(mu)技(ji)術(shu)負(fu)責(ze)人(ren)不(bu)得(de)不(bu)為(wei)所(suo)有(you)可(ke)能(neng)出(chu)錯(cuo)的(de)因(yin)素(su)而(er)擔(dan)憂(you)

，而(er)且(qie)在(zai)更(geng)緊(jin)張(zhang)的(de)預(yu)算(suan)和(he)進(jin)度(du)限(xian)製(zhi)下(xia)，管(guan)理(li)的(de)複(fu)雜(za)性(xing)日(ri)益(yi)增(zeng)加(jia)。

滿足越來越嚴苛的電磁兼容性 (EMC) 要求是這些項目管理挑戰之一。越來越多的新興應用和市場需要符合眾多EMC規範，而且標準也隨更嚴格的性能限製而不斷提高。

現有的分立式解決方案（如隔離反激式轉換器）具有物料清單 (BOM) 成本低等優點，但也存在一些缺點。典型的反激式設計（圖1）包含驅動隔離變壓器的控製器
、次(ci)級(ji)整(zheng)流(liu)和(he)濾(lv)波(bo)以(yi)及(ji)光(guang)隔(ge)離(li)反(fan)饋(kui)網(wang)絡(luo)。誤(wu)差(cha)放(fang)大(da)器(qi)需(xu)要(yao)開(kai)發(fa)補(bu)償(chang)網(wang)絡(luo)的(de)設(she)計(ji)工(gong)程(cheng)以(yi)穩(wen)定(ding)電(dian)壓(ya)回(hui)路(lu)，並(bing)且(qie)它(ta)的(de)性(xing)能(neng)還(hai)取(qu)決(jue)於(yu)光(guang)耦(ou)合(he)器(qi)性(xing)能(neng)的(de)一(yi)致(zhi)性(xing)。光(guang)電(dian)耦(ou)合(he)器(qi)常(chang)常(chang)被(bei)視(shi)為(wei)廉(lian)價(jia)隔(ge)離(li)器(qi)而(er)用(yong)於(yu)電(dian)源(yuan)，但(dan)其(qi)電(dian)流(liu)傳(chuan)輸(shu)比(bi) (CTR) 變化限製了電壓反饋性能和有效工作溫度範圍。CTR參數定義為輸出晶體管電流與輸入LED電流之比，並且它是非線性的，具有明顯的個體差異。光耦合器的初始CTR通常具有2比1的不確定性，在高溫環境中使用多年後下降高達50％（例如在高功率、高密度電源中的光耦合器）。對於項目經理而言，從成本的角度來看

，反激式分離器件方法似乎更好，但需要權衡工程量和技術風險。

分(fen)立(li)式(shi)方(fang)法(fa)的(de)另(ling)一(yi)個(ge)問(wen)題(ti)在(zai)於(yu)能(neng)否(fou)滿(man)足(zu)安(an)全(quan)標(biao)準(zhun)。安(an)全(quan)機(ji)構(gou)對(dui)分(fen)立(li)式(shi)設(she)計(ji)的(de)審(shen)查(zha)越(yue)發(fa)嚴(yan)密(mi)，因(yin)此(ci)針(zhen)對(dui)分(fen)立(li)式(shi)係(xi)統(tong)設(she)計(ji)獲(huo)得(de)必(bi)要(yao)的(de)認(ren)證(zheng)通(tong)常(chang)需(xu)要(yao)進(jin)行(xing)多(duo)次(ci)設(she)計(ji)迭(die)代(dai)。

係統中的隔離也增加了電源設計的複雜性。典型的非隔離設計具有常見的約束條件，如輸入電壓和輸出電壓範圍、最大負載電流、噪聲和紋波、瞬態性能、qidongtexingdeng。jiuqibenzhieryan
，gelipingzhangwufatongshiqingsongjiankongshuruheshuchutiaojian，zheshidexingnengzhibiaodeshixiangengjiakunnan。fengedejiediyuhaihuixingchengoujitianxian，bingqiechuanguoshileidegongmodianliujiangjilioujizibingchanshengwuyongdefushenengliang。

為使分立式電源設計通過EMC認證
，可能需要進行幾次迭代才能正確完成。EMC測試耗時且昂貴
，團隊需要在外部EMC合(he)規(gui)性(xing)機(ji)構(gou)花(hua)費(fei)數(shu)小(xiao)時(shi)進(jin)行(xing)準(zhun)備(bei)並(bing)監(jian)控(kong)測(ce)試(shi)。一(yi)旦(dan)問(wen)題(ti)發(fa)生(sheng)時(shi)，又(you)要(yao)回(hui)到(dao)實(shi)驗(yan)室(shi)進(jin)行(xing)故(gu)障(zhang)排(pai)除(chu)和(he)更(geng)改(gai)。然(ran)後(hou)必(bi)須(xu)對(dui)設(she)計(ji)進(jin)行(xing)全(quan)麵(mian)地(di)重(zhong)新(xin)表(biao)征(zheng)
，以(yi)確(que)保(bao)標(biao)準(zhun)性(xing)能(neng)指(zhi)標(biao)不(bu)會(hui)因(yin)修(xiu)改(gai)而(er)受(shou)到(dao)影(ying)響(xiang)。接(jie)下(xia)來(lai)
，再(zai) 回到EMC機構進行重新測試。

最(zui)後(hou)階(jie)段(duan)是(shi)獲(huo)得(de)必(bi)要(yao)的(de)安(an)全(quan)認(ren)證(zheng)。這(zhe)是(shi)另(ling)一(yi)個(ge)漫(man)長(chang)而(er)昂(ang)貴(gui)的(de)過(guo)程(cheng)，由(you)外(wai)部(bu)安(an)全(quan)機(ji)構(gou)執(zhi)行(xing)。設(she)計(ji)團(tuan)隊(dui)必(bi)須(xu)準(zhun)備(bei)大(da)量(liang)文(wen)件(jian)，並(bing)交(jiao)由(you)機(ji)構(gou)仔(zai)細(xi)檢(jian)查(zha)。全(quan)部(bu)新(xin)設(she)計(ji)都(dou)需(xu)要(yao)進(jin)行(xing)額(e)外(wai)的(de)審(shen)查(zha)

，因(yin)此(ci)重(zhong)複(fu)利(li)用(yong)先(xian)前(qian)已(yi)經(jing)過(guo)認(ren)證(zheng)的(de)電(dian)路(lu)非(fei)常(chang)令(ling)人(ren)期(qi)待(dai)。如(ru)果(guo)機(ji)構(gou)認(ren)定(ding)產(chan)品(pin)不(bu)符(fu)合(he)安(an)全(quan)要(yao)求(qiu)，就(jiu)可(ke)能(neng)需(xu)要(yao)修(xiu)改(gai)分(fen)立(li)式(shi)隔(ge)離(li)電(dian)源(yuan)設(she)計(ji)。一(yi)旦(dan)進(jin)行(xing)了(le)修(xiu)改(gai)，將(jiang)需(xu)要(yao)再(zai)次(ci)重(zhong)新(xin)表(biao)征(zheng)設(she)計(ji)並(bing)通(tong)過(guo)EMC測試。

解決這些問題的答案就是完全集成的、經過安全認證並有EMC性能文檔的元件。一個例子就是采用isoPower®技術的 ADuM5020/ADuM5028低輻射隔離式DC-DC轉換器。這些產品可從5 V直流電源提供高達0.5 W的隔離電源，工作溫度範圍為-40°C至125°C。它們已通過UL
、CSA和VDE認證，符合多個係統和元件安全規範。這些產品用於簡單的雙層印刷電路板（PCB
，圖2）中，在滿載條件下可滿足CISPR 22/EN 55022 B類輻射要求。

小型封裝（16引腳和8引腳寬體SOIC）僅占用很小的PCB麵積，並且無需安全電容即可滿足輻射目標。這使得隔離電源電路比分立式方法更小、更便宜
，例如（分立式方法中的）嵌入式拚接電容需要四層或更多層PCB，並要求有定製間隔以生成正確的電容。

隨(sui)著(zhe)汽(qi)車(che)和(he)其(qi)他(ta)交(jiao)通(tong)工(gong)具(ju)的(de)日(ri)益(yi)趨(qu)向(xiang)電(dian)氣(qi)化(hua)
，對(dui)隔(ge)離(li)的(de)需(xu)求(qiu)也(ye)在(zai)增(zeng)加(jia)。與(yu)此(ci)同(tong)時(shi)，激(ji)烈(lie)的(de)競(jing)爭(zheng)使(shi)降(jiang)低(di)成(cheng)本(ben)和(he)縮(suo)短(duan)上(shang)市(shi)時(shi)間(jian)顯(xian)得(de)尤(you)為(wei)必(bi)要(yao)。與(yu)這(zhe)些(xie)因(yin)素(su)並(bing)存(cun)的(de)是(shi)更(geng)為(wei)嚴(yan)格(ge)的(de)監(jian)管(guan)要(yao)求(qiu)和(he)隔(ge)離(li)設(she)計(ji)的(de)固(gu)有(you)複(fu)雜(za)性(xing)。傳(chuan)統(tong)的(de)隔(ge)離(li)方(fang)法(fa)無(wu)法(fa)成(cheng)功(gong)應(ying)對(dui)這(zhe)種(zhong)市(shi)場(chang)需(xu)求(qiu)與(yu)挑(tiao)戰(zhan)的(de)融(rong)合(he)。完(wan)全(quan)集(ji)成(cheng)的(de)、經過安全認證並有EMC性能文檔的隔離式DC-DC轉換器
，為係統設計人員提供了更好的解決方案。它們可以顯著降低設計複雜性並確保更好的EMC測試效果和合規性。由於在重新設計、重新表征和重新測試方麵耗費的時間更少，設計人員可以更加專注於如何減小電路板空間、減少風險
、降低成本並縮短產品上市時間。

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